CN110558170A - 减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运的方法，由减缓河道沿岸水流、防治水流侵蚀散落砒砂岩、固定散落河道的砒砂岩（泥沙）、增加砒砂岩坡底结构稳定性、恢复植被及微生态环境”五个步骤组成。本发明减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运的方法，根据砒砂岩的物理性状和砒砂岩区特有的气候，及其不同植物品种和技术措施的特点，遵循“周期短、见效快、成本低、效果好、可持续”的生态修复原则，建立河道沿岸砒砂岩坍塌区生态治理体系，快速恢复植被，实现植物‑水‑泥/沙的生态平衡，构建一个高效减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运的技术体系。

Description

减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运的方法

技术领域：

本发明属于生态环境治理领域，具体涉及一种减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运的方法

背景技术：

砒砂岩广泛分布于黄土高原丘陵沟壑地区，尤以鄂尔多斯高原较为集中。在古生代二叠纪、中生代三叠纪、侏罗纪和白垩纪的厚层砂岩、砂页岩和泥质砂岩组成的岩石互层的俗称，也被称作地球的癌症。砒沙岩内部结构松散，孔隙度高，亲水性较强，粘结力较差，遇水后极易溃散。砒沙岩地区降水时空分布极不平衡，较为集中，多以短时暴雨出现。砒砂岩受水蚀、风蚀、重力侵蚀作用，散落于河道沿岸，遇水迅速分解成泥和沙，随河水最终注入黄河。砒砂岩地区是黄河粗沙的主要来源地区，泥沙的大量注入，不仅使得黄河河床提升，致使下游出现地上悬河，而且严重影响了黄河自身的防汛能力，对黄河流域脆弱的的生态环境造成严重影响。

固化剂作为一种工业化修复材料被运用于砒砂岩裸露坡面，通过喷施于坡体表面起到固化作用，但其成本较高，无法大面积使用。其次，受地质运动影响，砒砂岩没有完全石化，靠近河道的坡体结构极端不稳定，而且砒砂岩受水蚀、风蚀、重力侵蚀作用，极易坍塌散落，生态防护效果较差。沙棘作为砒砂岩区重点推广和使用的生态型灌木，其生长速度较慢，无法短时间内独立形成屏障抵御雨季洪水对散落河道的砒砂岩的冲刷和减少泥沙沿岸搬运。

发明内容：

本发明的目的即在于提供一种减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运的方法，该减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运的方法有利于减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运。

本发明所采用的技术方案如下：

本发明减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运的方法，其特征在于：具体步骤为，

（1） 每年的4月上旬，解冻水流过河道之后，距离坡体150-250cm的区间内，与坡体平行，开沟播撒日本苇种子，沟深2-3cm，行距10cm，覆土压实，使用环境友好聚乳酸农膜覆盖；以减缓河道沿岸水流：

（2）每年的秋末冬初结冰之前或者初春解冻之后，距离坡体150cm处，与坡体平行，种植杨柳桩一行；距离地面10cm，用柳条在杨柳桩上编制栅栏，栅栏宽度10-15cm，距离第一个栅栏向上10cm，编制第二个栅栏，宽度10-15cm；以防治水流侵蚀散落砒砂岩：

（3）每年的4月上旬，解冻水流过河道之后，在杨柳桩与坡体之间种植绿洲3号，选用1年生以上的绿洲3号，地上部分留茬30-40cm，地下根茎保留2-3个嫩芽；靠近坡体种植第一行绿洲3号，挖穴，深度25-30cm，覆土厚度10-15cm，覆土压实，使用环境友好聚乳酸农膜覆盖；行距60cm，种植第二行绿洲3号，插空式挖穴，与第一行互补，深度30-35cm，覆土厚度15-20cm，覆土压实，使用环境友好聚乳酸农膜覆盖；行距60cm，种植第三行绿洲3号，开种植沟，宽度10cm，深度10-15cm，将之前剪掉的茎秆除掉叶片后放入种植沟，覆土厚度8-10cm，覆土压实，使用环境友好聚乳酸农膜覆盖；以固定散落河道的砒砂岩（泥沙）；

（4）在距离坡底150-200cm区间的坡体/斜坡内，坡体坡度大于45度，且表层裸露，种植内蒙古旱蒿，挖穴1.5-2cm深，保水剂5g，播种，覆土0.5-1cm，压实；坡体坡度大于45度，且表层有少量植被时，种植冰草和披碱草，采用混播，挖穴2-2.5cm深，保水剂5g，播种，覆土1-1.5cm，压实；取用两年生以上的沙棘苗，挖穴种植，深度20-25cm，覆土与地表齐平、压实，以增加砒砂岩坡底结构稳定性。

进一步的，上述开沟播撒日本苇种子的沟深2-3cm，行距10cm。

进一步的，上述杨柳桩的规格：胸径10-13cm，长度230-250cm；按照杨柳桩生长方向，机械挖坑种植，地下深埋50-70cm，地上留桩180-200cm，种植后踩实；栅栏的编制采用前后交叉捆绑式，以更好的固定杨柳桩，进而提高杨柳桩的整体防御性能。

本发明通过平面与立面的交叉结合，充分运用“草-灌-乔”模式，形成的空间梯度治理技术体系，在减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运时，利用绿洲3号生长速度快、抗埋压、根系发达、分蘖多、地径粗大、茎秆中空的特点，用日本苇耐寒、耐旱、地下茎长、扎根深、茎秆细在水流中阻力小、减流效果好的特点，用杨柳枝干高大、耐寒、耐旱、后期易增加生物多样性的特点，用内蒙古旱蒿耐寒、耐旱、坡面易成活、根系发达等乡土植物的特点，用冰草耐寒、坡面易成活、耐旱的特点，用披碱草耐旱、根系发达的特点，用沙棘抗逆性强、根系粗壮、岩体易成活的优点，实现综合、高效、可持续减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运，对实现黄河的长治久安具有重要意义。

本发明减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运的方法，根据砒砂岩的物理性状和砒砂岩区特有的气候，及其不同植物品种和技术措施的特点，遵循“周期短、见效快、成本低、效果好、可持续”的生态修复原则，建立河道沿岸砒砂岩坍塌区生态治理体系，快速恢复植被，实现植物-水-泥/沙的生态平衡，构建一个高效减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运的技术体系。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明方法作进一步的详细说明。需要特别说明的是，本发明的保护范围应当包括但不限于本实施例所公开的技术内容。

本发明减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运的方法由减缓河道沿岸水流、防治水流侵蚀散落砒砂岩、固定散落河道的砒砂岩（泥沙）、增加砒砂岩坡底结构稳定性、恢复植被及微生态环境”五个步骤组成；

具体步骤为:

（1）植物品种选择：杨柳、绿洲3号、日本苇、内蒙古旱蒿、冰草、披碱草、沙棘。

（2）减缓河道沿岸水流： 每年的4月上旬，解冻水流过河道之后，距离坡体150-250cm的区间内，与坡体平行，开沟播撒日本苇种子，沟深2-3cm，行距10cm，覆土压实，使用环境友好聚乳酸农膜覆盖。

（3）防治水流侵蚀散落砒砂岩：每年的秋末冬初结冰之前或者初春解冻之后，距离坡体150cm处，与坡体平行，种植杨柳桩一行；杨柳桩规格：胸径10-13cm，长度230-250cm；按照杨柳桩生长方向，机械挖坑种植，地下深埋50-70cm，地上留桩180-200cm，种植后踩实；距离地面10cm，用柳条在杨柳桩上编制栅栏，栅栏宽度10-15cm，距离第一个栅栏向上10cm，编制第二个栅栏，宽度10-15cm；栅栏的编制采用前后交叉捆绑式，便于更好的固定杨柳桩，进而提高杨柳桩的整体防御性能；“连排井字形”杨柳桩防御系统的建立，大大削减了河道沿岸水流的速度。

（4）固定散落河道的砒砂岩（泥沙）：每年的4月上旬，解冻水流过河道之后，在杨柳桩与坡体之间种植绿洲3号；选用1年生以上的绿洲3号，地上部分留茬30-40cm，地下根茎保留2-3个嫩芽。靠近坡体种植第一行绿洲3号，挖穴，深度25-30cm，覆土厚度10-15cm，覆土压实，使用环境友好聚乳酸农膜覆盖。行距60cm，种植第二行绿洲3号，插空式挖穴，与第一行互补，深度30-35cm，覆土厚度15-20cm，覆土压实，使用环境友好聚乳酸农膜覆盖。行距60cm，种植第三行绿洲3号，开种植沟，宽度10cm，深度10-15cm，将之前剪掉的茎秆除掉叶片后放入种植沟，覆土厚度8-10cm，覆土压实，使用环境友好聚乳酸农膜覆盖。绿洲3号，丛生、生长速度快、分蘖多、抗埋压，地径较大，可在短时间内迅速固定散落在河道内的砒砂岩；因其生物学特性，受埋压后，绿洲3号的每个腋芽均可成长为一株完整的植株，极大的发挥了它的固沙固土作用，效果显著。

（5）增加砒砂岩坡底结构稳定性：在距离坡底150-200cm区间的坡体/斜坡内，坡体坡度大于45度，且表层裸露，种植内蒙古旱蒿，挖穴1.5-2cm深，保水剂5g，播种，覆土0.5-1cm，压实；坡体坡度大于45度，且表层有少量植被时，种植冰草和披碱草，混播，挖穴2-2.5cm深，保水剂5g，播种，覆土1-1.5cm，压实。取用两年生以上的沙棘苗，挖穴种植，深度20-25cm，覆土与地表齐平，压实，适宜种植区域可增加种植数量。

（6）恢复植被及微生态环境：选取优势特色植物品种，通过平面与立面的交叉结合，充分运用“草-灌-乔”结合，形成空间梯度治理体系，从低矮的草本植物到高大的乔木，从主根系植被到须根系植被，都为区域的生态恢复提供了良好的契机。植被的恢复，为其他生物的生存提供了条件，昆虫，微生物，其他植被也应运而生，生物多样性显著提升。

本发明通过平面与立面的交叉结合，充分运用“草-灌-乔”模式，形成的空间梯度治理技术体系，在减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运时，利用绿洲3号生长速度快、抗埋压、根系发达、分蘖多、地径粗大、茎秆中空的特点，用日本苇耐寒、耐旱、地下茎长、扎根深、茎秆细在水流中阻力小、减流效果好的特点，用杨柳枝干高大、耐寒、耐旱、后期易增加生物多样性的特点，用内蒙古旱蒿耐寒、耐旱、坡面易成活、根系发达等乡土植物的特点，用冰草耐寒、坡面易成活、耐旱的特点，用披碱草耐旱、根系发达的特点，用沙棘抗逆性强、根系粗壮、岩体易成活的优点，实现综合、高效、可持续减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运，对实现黄河的长治久安具有重要意义。

本发明方法具有以下优点：

一、生态功能强。该技术方法，不仅从宏观上同时具备了健康生态系统所具有的“草-灌-乔”多个生物系统，而且所选取的植物资源，完成了“坡面、坡底、河道”平面与立面的交叉结合，形成了有效的空间梯度系统，使得形成的局部生态系统功能强大，不仅为微生物、乡土植物、昆虫、动物等生物多样性的快速增加提供了良好的环境，而且为区域的生态修复提供了良好的契机。

二、生态效益好。该技术方法的使用，有效保护了砒砂岩的坡体、坡底、河道，有效减少了黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运。最外围的日本苇，根深茎软中空，对水流起到了有效的减缓，流速降低了30-55%（详见表1，以圪秋沟小流域为例）。水流途径日本苇进入杨柳区，杨柳区的两道栅栏再次对水流起到减缓作用，平行于坡体的水流流速基本消除。绿洲3号/芦竹分蘖数多大10-25个，有效固定坡体散落后形成的沙/泥，固土固沙直径达3-5m²/棵。

表1 圪秋沟小流域减流降速对比

三、周期短、见效快，通过该技术方法，3-5个月就可以见效。绿洲3号/芦竹、日本苇、内蒙古旱蒿、冰草、披碱草等草本植物可快速生长，显示出草本植物的优势，在坡体上，沙棘可发挥其抗逆性强的优势，通过根系的加筋作用，稳定坡面结构，减少一定的岩体脱落。短时间内，可以稳定砒砂岩区极为脆弱的区域生态平衡。

四、环保，该技术方法中首次使用的环境友好聚乳酸农膜，标志着环境友好型材料与生物治理技术首次融合运用于生态治理，也是今后生态治理的主要发展趋势之一。该技术方法的使用，不仅加快了整体技术体系的运行，而且选用的材料可降解，降解后的聚乳酸对环境还能起到改善作用。

五、可持续。该技术方法中，“乔木”杨柳、“灌木”沙棘、“草本”绿洲3号/芦竹、日本苇、内蒙古旱蒿、冰草、披碱草等都可以通过一定的方式方法安全越冬，形成的技术体系持续有效，形成的区域生态环境持续稳定，生物多样性持续增加，土壤结构理化性质持续改良改善，区域生态系统功能逐渐强大。

本发明技术的运用，使得黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运不断减少，为地区的生态恢复和黄河的减沙排沙提供了新的有效途径。本发明具有突出的创新性和实际应用价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运的方法，其特征在于：具体步骤为，

（1） 每年的4月上旬，解冻水流过河道之后，距离坡体150-250cm的区间内，与坡体平行，开沟播撒日本苇种子，沟深2-3cm，行距10cm，覆土压实，使用环境友好聚乳酸农膜覆盖；以减缓河道沿岸水流：

（2）每年的秋末冬初结冰之前或者初春解冻之后，距离坡体150cm处，与坡体平行，种植杨柳桩一行；距离地面10cm，用柳条在杨柳桩上编制栅栏，栅栏宽度10-15cm，距离第一个栅栏向上10cm，编制第二个栅栏，宽度10-15cm；以防治水流侵蚀散落砒砂岩：

（3）每年的4月上旬，解冻水流过河道之后，在杨柳桩与坡体之间种植绿洲3号，选用1年生以上的绿洲3号，地上部分留茬30-40cm，地下根茎保留2-3个嫩芽；靠近坡体种植第一行绿洲3号，挖穴，深度25-30cm，覆土厚度10-15cm，覆土压实，使用环境友好聚乳酸农膜覆盖；行距60cm，种植第二行绿洲3号，插空式挖穴，与第一行互补，深度30-35cm，覆土厚度15-20cm，覆土压实，使用环境友好聚乳酸农膜覆盖；行距60cm，种植第三行绿洲3号，开种植沟，宽度10cm，深度10-15cm，将之前剪掉的茎秆除掉叶片后放入种植沟，覆土厚度8-10cm，覆土压实，使用环境友好聚乳酸农膜覆盖；以固定散落河道的砒砂岩（泥沙）；

（4）在距离坡底150-200cm区间的坡体/斜坡内，坡体坡度大于45度，且表层裸露，种植内蒙古旱蒿，挖穴1.5-2cm深，保水剂5g，播种，覆土0.5-1cm，压实；坡体坡度大于45度，且表层有少量植被时，种植冰草和披碱草，采用混播，挖穴2-2.5cm深，保水剂5g，播种，覆土1-1.5cm，压实；取用两年生以上的沙棘苗，挖穴种植，深度20-25cm，覆土与地表齐平、压实，以增加砒砂岩坡底结构稳定性。

2.根据权利要求1所述的减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运的方法，其特征在于：所述开沟播撒日本苇种子的沟深2-3cm，行距10cm。

3.根据权利要求1所述的减少黄河中游砒砂岩区河道泥沙沿岸搬运的方法，其特征在于：所述杨柳桩的规格：胸径10-13cm，长度230-250cm；按照杨柳桩生长方向，机械挖坑种植，地下深埋50-70cm，地上留桩180-200cm，种植后踩实；栅栏的编制采用前后交叉捆绑式，以更好的固定杨柳桩，进而提高杨柳桩的整体防御性能。